左旋肉碱的营养作用及其应用

左旋肉碱(L-carnitine)又称肉毒碱，于1905年由两位俄国科学家Gulewitsch和Krimberg在肌肉抽提物中发现。1927年，Tomita和Sendju确定了其分子结构。1948年，Fraenkel发现大黄粉虫的生长需要一种生长因子并将之命名为维生素Br。1952年Carter等人确证了维生素Br的索引栏目下。1958年，Fritz发现左旋肉碱能加速脂肪代谢率，确立了其对人体脂肪酸氧化的重要作用。在此以后，许多国家的研究人员对左旋肉碱的生理、生化及营养功能进行了深入的研究。对左旋肉碱的理化特性、生物合成、生理功能及其在食品工业中的应用作一综述。
1、左旋肉碱的理化特性
　　肉碱有L型和D型两种形式，只有L型具有生物活性，D型是其竞争性抑制剂。［1］L-肉碱的化学名称为L-β-羟基-γ-三甲氨基丁酸(L-β-Hrdroxy-γ-Brtyrobetaine)。L-肉碱的分子量为162，白色粉末，易吸潮，稳定性较好，可在pH3～6的溶液中放置1年以上，能耐200℃以上的高温，它的组合键和官能团具有较好的溶水性和吸水性［2］。目前，L-肉碱的分析检测方法有旋光法、高氯酸［HC101］滴定法和HPLC法。
　　L-肉碱存在于自然界中，它是微生物、动物及植物的基本成分之一。大多数的动物具有合成L-肉碱的能力。L-肉碱在部分食物中的含量见表1［2，3］。由表1可见，膳食中L-肉碱主要来源于动物，植物中的含量很少。
2、左旋肉碱在体内的合成
　　从20世纪20年代以来，科学家们开始研究L-肉碱的生物合成。大多数生物都能自身合成肉碱，动物体合成L-肉碱的部位主要是肝脏和肾脏。L-肉碱的生物合成起始于体内必需氨基酸-赖氨酸和蛋氨酸，首先是富含赖氨酸的蛋白质在蛋白质甲基化酶的催化下，由S-腺苷蛋氨酸供给甲基将多肽链中的赖氨酸转化为ε-三甲基赖氨酸，随后通过体内蛋白酶水解生成三甲基赖氨酸，三甲基赖氨酸再通过四步酶促反应合成L-肉碱［2，4］，见下图。在此过程中还需烟酸、维生素C、维生素B6、Fe2+的参与，其中维生素C对肉碱的合成速度影响最大。合成一分子肉碱需一分子赖氨酸和三
3、左旋肉碱的生理功能
　　3.1促进脂肪酸β-氧化
　　L-肉碱是一种具有多种生理功能的化合物，其主要的功能是作为载体以脂酰肉碱的形式将长链脂肪酸从线粒体膜外转运到膜内，在线粒体内进行β-氧化，从而产生能量。整个过程由肉碱酰基转移酶Ⅰ和肉碱酰基转移酶Ⅱ两种同功酶催化完成［6］。近来通过实验证明L-肉碱对中链脂肪酸的氧化也具有一定的作用。
　　3.2调节线粒体内酰基比率
　　线粒体内酰基CoA/CoA比率的稳定对能量代谢有重要作用，若线粒体基质中的乙酰基不及时运出，乙酰CoA/CoA比率上升，对丙酮酸脱氢酶有抑制作用，从而影响能量代谢。同时，一些支链酰基是亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的代谢产物，支链酰基的及时运出有利于这些氨基酸的正常代谢。肉碱可参加支链氨基酸代谢产物的运输，从而促进了支链氨基酸的正常代谢。此过程由肉碱酰基辅酶A催化完成［7］。
　　3.3其它生理功能
　　L-肉碱可排出体内过量的或非理性的酰基团，消除机体因酰基积累而造成的代谢毒性；还能促进乙酰乙酸的氧化，在酮体的消除和利用中起作用［5］；防止动物体内过量氨产生的毒性，可作为生物抗氧化剂清除自由基，维持膜的稳定，提高动物的免疫力以及抗病抗应激的能力［8，9］。佛罗里达大学的PeggyRBorum教授指出，L-肉碱还有储存能量和把能量从一个器官细胞传到另一个器官细胞的功能。
近来有研究报道，L-肉碱还间接参与糖元异生和调节生酮过程；有效降低运动后血液中乳酸的浓度；参与精子的成熟过程等［10，11，12］。
4、左旋肉碱在食品工业中的应用
　　由于L-肉碱具有多种重要的生理功能，目前正成为人们研究的热点。1984年FDA确定L-肉碱是一种重要的食品营养强化剂。我国卫生部也于1994年将L-肉碱列入食品营养强化剂范畴。L-肉碱作为机能性食品添加剂已有广泛应用。
　　4.1用于婴儿食品
L-肉碱属婴儿的条件必需物质，由于婴儿合成L-肉碱的能力较弱，尤其是早产儿，必须补充外源肉碱，因此需要在婴儿配方食品中添加适量的L-肉碱以满足其生理需要［13］。L-肉碱不仅在能量产生和脂肪代谢过程中起重要作用，而且在维持婴儿生命及促进婴幼儿发育的某些生理过程，如生酮作用、氮代谢等方面均具有一定的功能［14,15］。
　　4.2用于减肥食品
　　20世纪70年代就有把DL-肉碱用于治疗肥胖症的报道。由于体内肉碱缺乏，脂肪代谢紊乱，一方面会造成肌肉供能不足产生机体疲劳及相关的心血管疾病；另一方面还会造成脂类物质在肌纤维和肝脏中积累产生肥胖、脂肪肝等。桑田有等［16］认为运动不足的肥胖型人常饮加入L-肉碱的饮品，并保持长期锻炼，能将体内积累的脂肪消耗，起到减肥作用。以L-肉碱为主要成分的减肥健身食品在欧美很受欢迎，国内也有这类食品面市。
　　4.3用于运动员饮料
　　据DecombazJ.等［17］报道，体育运动后人体肌肉组织中的游离肉碱浓度下降20%左右，可以通过补充外源L-肉碱而得到改善，从而促进体内脂肪氧化产能，提高运动成绩。柳本行雄用二十八烷醇与L-肉碱配伍发现有相乘作用，能使全身肌肉松弛，同时还提高爆发力和耐力［18］。目前，国内外均有以L-肉碱为生理活性成分的运动员饮料，一日摄取L-肉碱7.5～10g，有相当好的增强体力的效果。
　　4.4用作营养补充剂［2，3］
中老年人随着年龄的增长，体内的L-肉碱含量不断减少，导致心肌细胞活力减退，故需补充L-肉碱以利于心肌能力的增强。糖尿病人以及患有肾功能疾病的人尿液排泄过多，体内L-肉碱的消耗量大，靠自身的合成不能满足需要，易导致L-肉碱缺乏，需要长期补充L-肉碱以满足身体的需求。
5、结语
　　L-肉碱是人体需要的重要食品营养强化剂，由于其安全、稳定性好已得到广泛应用，不仅用于食品，而且在饲料和医疗方面也有应用，具有非常广阔的市场前景。目前L-肉碱只有瑞士、意大利、日本等少数国家能够生产，国内需求全靠进口，价格昂贵(3000元/kg)，亟待国内科研人员投入到L-肉碱的研究和开发工作中，以填补国内在这一领域的空白。
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参考文献
1、CavazzaC,DE,3,123,975,1982
2、余强兵，叶青.左旋肉碱一类维生素的营养素.浙江大学学报(农业与生命科学版)，1999，   25(4)：430～434
3、邱树毅，王广莉.一种新型食品营养强化剂-左旋肉碱.广州食品工业科技，1998，14(2)：51～53
4、马立保，何瑞国.肉碱在动物营养中的应用.粮食与饲料工业，1999，(7)：32～３３
5、杨能，张惟杰.L-肉碱的生理功能与生物学方法生产［J］.生物化学与生物物理进展，1992，19(2)：81～８５
6、BremerJ.TrendsinBiochem［J］.Sciences,1997，(2)：207
7、Olde,Jack著.干小英，刘庆生摘译.甜菜碱和肉碱用于仔猪饲料效果的研究.国外畜牧科技，1997，(4)：5～７
8、刘武.肉碱的生物学新功能.生命的化学，1991，11(4)：17～１８
9、郑九芳.人体必需营养素.L-肉碱.中国食品添加剂，1995，(1)：59～６２〖ZK)〗
10〖ZK(＃〗JFGalvez等著.李长忠译.L-肉碱对仔猪的促生长作用.国外畜牧科技，1997，(2)：7～１１
(6):120～１３１
13周建鸿，刘冬生.肉碱与婴儿食品.国外医学卫生学分册，1994，21(4)：290～293
14孙志浩，王雷.L-肉碱制备和应用研究的概况.食品与发酵工业，1996，22(2)：64～68
15周书凤，何志谦，刘建平等.左旋肉碱对肥胖青少年体重综合性控制的影响.营养学报，1997，19(2)146～150
16桑田有等.平3-259070，1991.
17DecombazJ.,etal.J.Appl.Physiol,1992,72(2):423～437
18柳本行雄.平5-103629，1993.
(收稿日期2002-05-27)

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左旋肉碱――增进运动性

肉硷能增进运动的表现
      脂肪是维持运动的最佳燃料，当您在马拉松赛时用尽了体内储存的碳水化物，您体内还有足够的脂肪维持数日的竞走运动。碳水化物在耐力上占有重要的位置，那么脂肪便是身体能量的丰富来源，因此运动员如要有耐力便需要尽量的利用及燃烧脂肪以增进能量及耐力。
    肉硷在脂肪燃烧中是处于如此关键的位置，可能在耐力运动员中能维持他们的运动表现。有时他做得到但有时则否。为什么会这样?这基于肉硷用于不同的途径及使用方式。
      在那些身体走了样的人会在补充肉硷时得到显著的好处。严格训练的运动员也会有好处，但可能他们所得的不如走了样的人那般显著的变化。
    如果肉硷没有取得耐力及运动表现的改变那可能是肉硷的纯度有问题。纯的左旋肉硷酒石酸盐有最佳的效果，其他型式的肉硷不及那么纯便不会有那么好的作用。转用了酒石酸盐型的肉硷后可以大大增加表现的持久性。人们经常没有用足量的肉硷因此得不到完满的好处。有些人每天用500至1000毫克便可以得到效果，但有些人则需要用上每天4克才能获得最好的表现及耐力。在用量少于每天250毫克时便看不到或只有很少的作用。很多研究主要是针对肉硷在持久性运动中的好处。肉硷能保持耗氧运动中的表现。使运动员能在较长时间的运动中不会疲劳。另一个研究发现一组进行训练的竞走运动员每天服用2克的肉硷可以增加他们顶峰的速度5.7个百分点的显著效果。 这对每周只运动一两次的人来说是特别的真实。在研究中证明了肉硷可以激发脂肪作燃料使用的效率，给予未受过训练的运动员使他们得到如受过训练的一样，达到较大的耐受能力。
     肉硷也能帮助有突出成绩的人物。在研究110个受过训练的运动员中显示，肉硷能协助增进耐受力。显示最有帮助力的剂量为每天1-4克，最有效的使用肉硷是在竞赛前数周就已连续服用。有些研究更显示肉硷增加耐力运动员的肌肉能量，这可能是肉硷帮助燃烧脂肪以获得能量，这可避免有时在强力的耗氧运动中纤维断裂后为机体作为燃料使用的敝端。对一些做强烈的耗氧运动的运动员值得建议他们用肉硷。因为该类人会从尿中丢失大量的肉硷。很多种类的训练都会引致体内肉硷水平下降。因此需要用辅助剂以补充损失。
     肉硷另一个优点是它可以预防剧烈运动中引起肌肉损伤，特别是未经训练的运动员。一个未经训练的成人在服用每天3克肉硷的剂量共6周，发现对运动后的肌肉酸痛及触痛均有显著的减轻，肌肉蛋白质断裂的情况也减少。肉硷也可以减少损坏脂肪如过氧化脂质在运动的时候产生，更有进一步的显示它可以在运动时候保护细胞。肉硷的一个重要作用是使身体利用乳酸盐的速度加快而增加耐力。当做一些剧烈的运动如赛跑及蹬自行车时，身体产生很多乳酸盐。你会感双脚发烧似的而使你缓慢下来，
     肉硷帮助乳酸盐加速代谢成为能量，同时延缓乳酸盐引致的发热感，其重要性不单只在可以预防这种刺激物积聚起来以致表现欠佳，而且可以把乳酸盐转为身体需要的而能增加能量的东西。很多研究均确认肉硷同样可以增加耗氧量及减低乳酸盐积聚，增加乳酸盐的利用是肉硷在增进运动表现最重要的功能。真的!在顶尖的运动员中肉硷通过提高脂肪燃烧的作用增进整体的表现。而其中的一种表现便是增加乳酸盐的利用。还有很多肉硷对身体增加能 量的途径还在探索中。
     此外，还有其他方面肉硷是很有用处的，如碳水化物的代谢。虽然很多机理还不很清楚。肉硷还大量的在苍蝇的飞行肌肉中找到。这类肌肉利用碳水化物多于利用脂肪酸。其中特别重要的是乙酰左旋肉硷能提高碳水化物代谢。运动员可能想同时使用左旋肉硷及乙酰左旋肉硷以取得所有肉硷增加表现的好处。如果两样同时服用的话可同时完善脂肪及碳水化物的燃烧代谢途径，更理想的是使身体增加能量。年纪大的人在运动中会由肉硷得到好处。体内的肉硷随著年龄的增大而减退，因此脂肪酸会积聚，使能量至细胞中的途径迟钝。
     基于这样及更多的原因，在40开外的人一定要补充肉硷以祈达到最大的能量及运动耐力。对那些需要血液透释的人或那些暂时性缺乏肉硷的人，肉硷可以帮助其运动，如走路等。那些有心脏问题如心绞痛、心肌炎等疾患者，医生也推荐补充肉硷及辅酶Q10。
     应该每天服用肉硷保持肌肉的基本状态，而在需要增加耐力的时候增加肉硷的用量以达理想的能量释放。在服用肉硷后30到60分钟是肉硷在血中的高峰期，血液中的肉碱水平并不是那么重要。它比不上肌肉中的含量及对肉硷有依赖性的细胞中肉硷水平的重要。因为这些需要数周的时间才能建立起来
     起始用每天1g(1000毫克)分次在早餐及午餐前服用以帮助维持运动表现。需要时每周剂量可多加1g’一直至观察到有耐力及表现方面均有改变为止。多数运动员发现剂量在每天1至4克间会对身体有帮助。不要在太晚的时间服用肉硷，因为会使人不能入睡。一般都建议人们不要在午膳后服用肉硷以避免晚上精力太旺盛。肉硷在多方面帮助身体把食物转化为能量，所有这些都是自然及有益的。在运动领域中包括需要不同程度的耐受力的运动，特别是在非经常性的赛跑者、网球运动员或篮球运动员肉硷均能增强身体耐受力。如在年龄较大的人中由于肌纤维含较少的肉硷，补充肉硷更有好处。如果你是位优秀的运动员只要在时间表现上减几秒便会有世界触目的改变。肉硷的十种增进运动表现的途径总结说来，以下是非经常运动的运动员及职业运动员都需要服用肉硷的重要原因。
1． 肉硷在多方面更有效的帮助身体新陈代谢。所有这些都会使运动表现有好处。
2． 在耐力运动时肉硷帮助身体燃烧脂肪。
3． 肉硷增进碳水化物的代谢，帮助身体有效的燃烧糖份。
4． 肉硷降低乳酸盐与丙酮酸盐的比例，这会增加代谢效果并使肌肉细胞生产能量，使多些丙      酮酸参与生产能量而少些乳酸盐积聚引致烧灼感而影响运动的表现。
5． 在运动中可以使乙酰辅酶A(Acetyl Co-A)在线粒体中积聚而体内有理想的肉硷水平可以减少这些情况，多馀的乙酰辅酶A会将线粒体胶着而减缓能量的产生。
6． 肉硷直接增加肌肉呼吸的活力而增加身体产生能量的能力。
7． 肉硷减轻运动后的肌肉疼痛及触痛。
8． 肉硷在运动的情况下可以减低心率特别是在极限运动负担时。

9． 肉硷能帮助未受过训练的运动员能延长运动时间，特别是那些只有有限耐力的人。
10． 肉硷可以预防在运动的时候产生脂肪过氧化物，并在耐力运动时保护肌纤维不受游离基团的损害。

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